刚结构建筑

揭开房屋整体旋转平移的神秘面纱

发布日期:2019-09-06 作者:杭州立行建筑工程有限公司 点击:

近年来随着大规模的城市建设和城市改造,中国的建筑物整体平移技术发展迅速、日臻成熟,并且独创新技术,已经达到世界领先水平。通过大量的工程实例分析表明,建筑物平移技术具有显著的社会效益和经济效益;建筑物整体平移造价大约为新建同类建筑的30%~60%,平移施工工期约为重建同类建筑物的1/4~1/3;同时可保护环境避免产生大量的建筑垃圾;对生产和生活影响较小,二层以上的使用功能基本上不受影响;有利于城市整体规划。从房屋结构刚度、稳定性来讲,钢结构房屋的整体刚度小,在平移过程中容易失稳,具有一定的风险性。本文结合工程实例阐述钢结构房屋整体水平旋转迁移的关键技术问题。


  1、工程实例简述


  某厂整体改造要求,布袋除尘器车间需要进行迁移旋转。该车间建于2009年,三层钢框架结构,主体总高度21.4m,层高为3.75m、6.8m、10.85m,柱下独立基础,纵向总长度为41.6m,横向总长度为9.8m,柱网为5.2mx4.9m,车间端跨设有柱间支撑,多处设有钢平台、钢爬梯,结构竖向刚度分布不均匀,整体性较差。车间包含设备总重为650吨,在移位过程中,上述设备不拆卸。本工程场边移动距离约62m,且在水平移位的过程中需旋转21.1o,与单向平移相比,整体平移旋转技术设计及施工难度均加大。此外,本工程钢结构体系 柔,旋转过程中容易失稳,更增加了设计施工难度(如图1所示)。


    2、增设水平及竖向支撑,加强房屋整体性


  经过多次现场查看,对除尘车间整体进行质量检测后,发现该钢结构厂房整体性较好,连接节点可靠,考虑该车间整体重量分布不均,竖向刚度存在上大下小现象,且平移路线较长,同时旋转21.1°。为保证结构具有足够的刚度和稳定性,既能有效地传递牵引力,又能适应各个上轨道节点可能产生的不均匀位移,设计时将上轨道结构彼此连接,增设水平支撑及竖向柱间支撑,设计成水平向的桁架体系。这样在水平向和竖向通过新增设的钢结构支撑连为整体(如图2所示)。


   3、确定旋转轨道布置及荷载传力点的位置


  旋转轨道的定位及设计是本工程的重要技术难题,首先应确定旋转中心,布置弧形轨道及托架梁,在旋转过程中,托架和轨道梁承受的牵引力与其本身的中心线不一致,产生扭矩作用,同时在旋转过程中滚轴需要不断调整,施工难度加大。因本工程地质情况较好,下轨道选用钢梁及枕木组合方式作为下轨道托架,考虑到本工程平移距离相对较大,选用直接旋转到位,该旋转迁移路线较简单,工期短,成本较低,但施工同步控制较困难。


  所谓直接旋转到位的方法是指在建筑物原位置平面图上任意选取两点,在新位置上找其相对应的两点,将新旧位置上对应的两点连线,作两条线段的垂直平分线,两条垂直平分线的交点即为旋转中心,旋转中心确定后,再根据新旧位置对应平面上的点做弧线,该弧线段即为旋转轨道的轴线,轨道轴线为一组以旋转中心为圆心的同心圆弧(如图3所示)。轨道轴线与与钢柱的交点即


  可设为荷载传力点,迁移时荷载传力点位置必须设置滚轴。


  4、钢柱节点托换


  本工程另一关键技术为钢柱柱脚节点的托换,由于原结构及设备均不能卸载,在托换过程中要保证结构整体的安全稳定。柱下托换方式有包裹式托换和单梁式托换,本工程不完全采用包裹式托换节点的做法,包裹式托换节点在原有柱的四边均设置托换梁,将建筑物平移方向的外包梁适当延长形成四边包裹的做法。而本工程仅在平移方向设置钢梁,另一方向采用对拉螺栓,再用混凝土将原有钢柱及新增钢梁在柱脚处灌实,形成包裹式柱脚节点(如图4所示)。柱下托换梁伸出柱外长度,在确保托换梁和下轨道梁在滚轴或顶升点的作用下局部抗压承载力能够满足的前提下,不宜外伸太长,否则托换梁柱根部的弯矩和剪力会增大,变形也随之增大。